頸椎本體感覺測試方法研究進展

王爍 陳振雷 段春宇 宋赟 薛青晴 錢菁華

北京體育大學運動醫學與康復學院（北京100084）

最新發布的中國疾病負擔研究報告顯示，疾病造成的失能傷殘調整生命年（disability-adjusted lifeyears，DALYs）排序中，頸痛位列第9，超過腰痛（第13位），緊隨中風、肺癌等重大疾病之后[1]。頸痛的成因復雜，涉及頸椎本身、神經和肌肉等，而不論是自發性的還是結構性損傷引起的頸痛，都伴有頸椎本體感覺的缺失[2，3]。關節的功能性穩定及動作控制都有賴于本體感覺，本體感覺障礙會造成肌肉募集時序、運動控制及運動精準度的改變，進而引起功能障礙并伴發疼痛。同樣的因果也發生在頸痛患者身上[4]，因此需要在康復過程中專門進行頸椎本體感覺的強化訓練。只有對頸椎本體感覺進行準確的評估，才能采取有針對性的治療方案。本文對國內外頸椎本體感覺評估的相關方法及文獻進行梳理總結，以期為臨床應用及進一步研究提供依據。

1 頸椎本體感覺概述

本體感覺也被稱為深感覺，是探測深部組織的感覺，它是由于體內的肌肉收縮，刺激了在肌肉、肌腱、關節和骨膜等處的本體感受器（肌梭、腱梭等）而產生的感覺。本體感覺是對肢體位置及運動的感知，動作控制及協調運動都有賴于本體感覺信息的傳輸與整合。軀體鑒別性地輸入機械性感受、疼痛感受及肌肉信息，并進一步進行加工處理，最終將其應用在需要反饋的運動中[5]。本體感覺的障礙或缺失導致軀體無法滿足動作控制所需要的反饋及前饋，進而增加了損傷風險，同時引發疼痛[6]。頸椎本體感覺提供了頭部相對于軀干的空間感覺，同時控制身體姿勢并幫助頭部對抗重力，對肢體位置、分層排布等軀體意識結構都有貢獻[7]。

2 頸椎本體感覺測試

本體感覺又被分為位置覺、運動覺和力量覺，可采用不同的方法分別測試。考慮到頸椎上接大腦，走行大量神經、血管等重要解剖結構，一般采取較輕便的工具進行頸椎本體感覺的測試。表1 和表2 對常用的頸椎本體感覺評價方法及指標進行了歸納總結。

表1 頸椎本體感覺評價常用方法及特點

表2 頸椎本體感覺評價指標計算及意義

2.1 頸椎位置覺測試

關節位置覺（joint position sense，JPS）是指完成某一運動后，回到指定位置或活動范圍的能力[19]，常用位置覺的測試結果代表本體感覺功能的好壞。關節位置覺主要依靠關節位置覺誤差（joint position sense error，JPSE）來評價，JPSE 指的是實際所回位置與預計所回位置之間的偏差[19]，具體的評價指標包括固定誤差（constant error，CE）、可變誤差（variable error，VE）、絕對誤差（absolute error，AE）、超過目標（overshoot）及未達到目標（undershoot）的次數。最常采用的測試工具是激光筆（固定在頭盔或發箍的頂端）和毫米方格紙（見圖1）。

圖1 使用激光筆進行頸椎位置覺測試[20]

2.1.1 頭部回到中立位測試（relocation to the neutral head position，RNHP）

有研究表明，當頸椎屈曲45°時，頸椎關節間的壓力相對于中立位增加了1.6倍，特別是在C5～C6節段，其前后向的剪切力增加了4 倍[21]。將頭部保持在良好的中立位，能夠減少頸椎的壓力，降低頸痛發生的風險。

RNHP通常以受試者認定的頭部中立位為起點，完成規定方向（屈伸、旋轉、側屈）上最大舒適范圍內的主動運動，然后盡量準確回到起始位置。受試者回到目標位后采用口頭告知、按下手中按鈕或在該位置下略保持的方式示意測試者，完成此時位置的標定[8]。

受試者佩戴好激光筆后，取坐位，一般距離毫米方格紙（貼在墻上）90 cm，每個方向進行一定次數（3～10次不等）的運動[9]，測試過程中允許休息，以避免疲勞帶來的不良影響[22]。在整個測試過程中，受試者需閉眼或佩戴眼罩，屏蔽視覺的干擾。該測試方法有良好的重測信度（見表3）[23]。也有測試者將毫米方格紙改良為有JPSE角度數值標記的圓環表，便于測試結果的快速記錄[11]。

表3 頸椎本體感覺相關測試方法的信度研究

Leila[8]等對61名自發性慢性頸痛患者和60名健康受試者進行屈伸和旋轉方向上的RNHP 測試，發現頸痛患者在屈曲方向上的位置重置呈明顯的未達到模式，且頸痛組各個方向的AE 均小于對照組。Konstantin 等[27]采取相同的方法對15 名復發性頸痛患者及11名健康受試者進行測試，結果顯示，頸痛患者的位置重置誤差顯著大于對照組。Dugailly等[28]要求受試者距離目標180 cm，完成屈伸和旋轉方向上的RNHP，研究發健康組與頸痛組的重置誤差分別可達3.6°、7.1°，功能障礙的臨界閾值為4.5°。

在實驗室環境下，可以采取更精確的設備進行測試。Zebris 系統（CMS-70P，Zebris system，Medizintecknik GmbH，Tubingen，Germany）是基于超聲原理的動作分析系統，可以定量分析頭部運動的角度。Chen等[10]采用Zebris系統，對單側頸源性頭痛受試者進行旋轉方向上RNHP，每個方向進行5次，結果顯示，疼痛側與非疼痛側的AE、CE均無顯著性差異。

頸椎活動范圍較大，矢狀面、冠狀面、水平面的運動均有涉及，依托激光筆完成的RNHP 能夠滿足多個方向上的測試需求。并且具有測試流程簡單、測試設備易得、測試結果能夠快速獲取的優勢，能有效評價不同人群頸椎本體感覺功能，因而適用于臨床應用。然而，現階段針對頸椎關節位置覺特征的研究還不夠全面，目前的研究多集中在屈伸及旋轉方向，缺少對側屈方向的探究。除此之外，對重復次數、操作口令等可能影響測試結果的細節缺少統一的規定，因此，頸椎關節位置覺的測試方式有待進一步研究。

2.1.2 頭部回到特定位置測試（relocation to specific position，RSP）

有學者認為[11]，頭部中立位是人體最熟悉的位置，回到中立位的位置覺測試主要依靠的是記憶，而非本體感覺；選擇左旋或右旋30°這一相對不熟悉的特定位置，代替頭部中立位進行位置覺測試，可能是更有效的評價方法。頸椎運動學研究發現[29]，頭部旋轉30°時，下位頸椎幾乎不動，可以認為旋轉方向30°內的測試是針對上位頸椎的本體感覺。

Chen等[10]對單側疼痛及健康受試者進行頭部回到旋轉方向30°的位置覺測試，左、右分別進行5次，要求移動速度小于35°/s，最后計算AE，CE值，結果發現，疼痛組疼痛側的CE 大于非疼痛側；與健康受試者相比，疼痛組在頭部回到30°位置的CE 值小于對照組，其他指標無顯著性差異。Grip等[30]對非特異性頸痛人群，揮鞭樣損傷人群及健康人群分別進行左、右旋轉30°，屈、伸25°這4個特殊位置下的頸椎關節位置覺測試，結果顯示，兩組頸痛人群位置覺誤差都大于健康人群。

該方法所需的測試工具及測試流程與RNHP 相似，但每次測試完成后，受試者都需要由測試者手動或者通過言語引導回到特定位置，增加了動作的學習次數以及感覺的輸入，可能會使關節位置覺測試結果優于實際水平[10]。

2.1.3 軀干旋轉測試（trunk torsion test，TT）

除了本體感覺，頭頸部精確的運動控制同樣有賴于前庭覺、視覺和聽覺[6]。為了排除視覺和聽覺的干擾，測試中要求環境安靜，并佩戴眼罩。為了屏蔽前庭覺，進而引進了TT[12]。測試者固定受試者頭部，使其保持在中立位，受試者主動[11]或被動[13]完成30°的軀干旋轉（相當于頭部完成了向對側的旋轉）。在該測試中，胸骨處加一個激光點或標志點，用來計算軀干的旋轉角度。研究認為該測試方法能初步區分運動感覺障礙來自頸部還是前庭[11]，但是不能鑒別頸痛的不同成因[13]。

2.1.4 復雜圖形測試（difficult figure test，DFT）

有學者認為以上所介紹的測試，其測試軌跡往往呈直線，同一方向上的多次測試存在學習效應，為了減小學習效應對測試結果的影響，可采取8 字這種相對復雜的圖形進行測試。測試過程中要求受試者對8字圖形進行追蹤，每完成一圈都要盡量準確的回到起始位置，共進行3 圈追蹤；或者是對8 字圖形連續完成3圈追蹤，共進行兩次，比較重置點與起始點之間的位置偏差。但是，復雜的頸部運動要求更多信息輸入，DFT不單純是對本體感覺的評價，也不能區分正常人群、揮鞭樣損傷人群及自發性頸痛人群[13]，因此，不推薦采用DFT進行本體感覺的評估。

有學者對上述4 種位置覺的測試方法進行了比較。Kristjansson 等[13]采用3-Space Fastrak 系統（該系統依靠電磁對位置感受器進行追蹤，能對位置進行三維的定位）對創傷性頸痛（揮鞭樣損傷）、自發性頸痛和健康對照組進行旋轉方向多種形式的關節位置覺測試，研究結果顯示：3 組受試者僅在RNHP 上表現出了顯著性差異，且創傷性頸痛、自發性頸痛都與對照組有顯著性差異，但兩頸痛組之間沒有顯著性差異。Gon?alves等[12]將測試人群換成慢性頸痛人群及健康人群，結果與Kristjansson 的相一致。這4 種方法都有較好的信度，但僅有RNHP 能夠區分頸痛人群和健康人群，并且該測試相較于其他測試方法，操作更簡單，適用于臨床推廣。

2.2 頸椎運動覺測試

頸椎運動覺（cervical spine movement sense）是指依照給定的圖形平滑且準確地完成頭頸部運動的能力[31]。

針對頸椎運動覺的測試共有2種。第一種是對特定圖形——橫放8 字圖形（線條粗細為5 mm，高13 cm，寬34.5 cm）和ZZ 圖形（線條粗細為10 mm，高13 cm，寬23.4 cm）進行追蹤。圖形線條所占據的面積被稱為內部區域，線條兩邊每隔5 mm 則有一條更細的線，將周圍劃分為5個區域，由內向外依次命名為1、2、3、4、5區域。測試指標包括完成時間（time）、出線頻數（error frequency）及出線得分（error magnitude）。測試工具需一根激光筆及一臺攝像機。Isabelle 等[24]對20名頸痛患者進行追蹤測試。該方法表現出了極佳的測試者間信度和測試者內信度，且ZZ圖形的信度略高于8字（見表3）。Markus等[14]將慢性頸痛人群的測試結果與健康人群相比較，圖形追蹤測試表現出了良好的效度：慢性頸痛患者在追蹤過程中出線次數更多，花費時間更長。在追蹤過程中，ZZ圖形出線9次以上或8字圖形出線10 次以上，特別是當完成時間超過28 秒，被認為表現較差。綜合其信效度及臨床可行性，實時記錄ZZ圖形測試的時間和錯誤頻率最有臨床應用價值，且能區分頸痛人群與非頸痛人群，推薦作為頸椎運動覺的臨床評定方法。

第二種為Eythor 等[15]介紹的Fly 運動覺測試。Fly測試是通過一個定制的軟件，隨機產生低、中、高3 種難度的圖形，要求受試者分別在25、40、50秒完成對應圖形的追蹤。測試指標有偏移準確性（amplitude accuracy，AA）和方向準確性（directional accuracy，DA），需配合測試軟件獲得。研究表明，Fly測試有良好的信度及效度，且有難度的分級，可以用于頸椎運動覺的評估及治療[15]。

圖2 Fly測試中的追蹤圖形[15]

2.3 頸椎力量覺測試

力量覺（force sense）是指肌肉產生并維持一定收縮強度的能力[32]。

進行力量覺測試時，先讓患者感受某一大小的力，再重現該力。研究表明收縮強度較大時，對力量大小的感知不準確[33]，所以測試時一般采取亞極量大小的力[6]。 Li 等[16]采用10%、25%、50%最大隨意收縮力為目標值，比較機械性頸痛及健康受試者在頸部屈伸和側屈方向上力量覺的差異，發現頸痛患者在所有方向和收縮強度上的力量覺變化均大于健康組。除此之外，配合壓力反饋儀的顱頸屈曲測試也是評估頸椎運動力覺的一種方法[17]。亞極量力量覺測試首先要測量最大隨意收縮力，流程復雜，不便進行臨床應用；配合壓力反饋儀的顱頸屈曲測試只對頸部屈肌的力量覺進行了評價，不夠全面；因此，針對頸椎力量覺的測試方法依然有待進一步研究。

以上研究結果表明，頸痛人群存在頸椎本體感覺的障礙，在位置覺、運動覺及力量覺測試中均有表現。RNHP 和ZZ 圖形追蹤測試簡單易操作，且能有效地區分頸痛人群與健康人群，最適用于頸椎位置覺和運動覺的臨床評價。力量覺的評價方法有待進一步研究。

3 小結與展望

在頸椎功能的評估當中，除了常規活動度、力量的評價，本體感覺的評估也逐漸得到治療師們的重視。提高頸椎本體感覺對于防治頸痛，維持頸部功能具有重要意義，特別是對于頸痛患者，針對性的本體感覺訓練需要建立在精準有效的本體感覺評估之上。綜上所述，推薦使用RNHP 及ZZ 圖形追蹤測試作為臨床頸椎本體感覺的評估方法。

在未來的研究中，應盡可能地標準化測試流程，將重復次數、運動速度等可能影響測試結果的因素在細節上進行統一，明確特定人群頸椎本體感覺評價的參考值，并將其應用于臨床實踐及科研，為頸痛的預防和治療提供支持。